Organiska biomolekylers egenskaper, funktioner, klassificering och exempel

den organiska biomolekyler De finns i alla levande varelser och karaktäriseras av att ha en struktur baserad på kolatomen. Om vi ​​jämför dem med oorganiska molekyler, är organiska molekyler mycket mer komplicerade vad gäller deras struktur. Dessutom är de mycket mer varierade.

De klassificeras som proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror. Dess funktioner är extremt varierade. Proteiner deltar som strukturella, funktionella och katalytiska element. Kolhydrater har också strukturella funktioner och är den främsta energikällan för organiska varelser.

Lipider är viktiga komponenter i biologiska membran och andra ämnen, såsom hormoner. De fungerar också som energilagringselement. Slutligen innehåller nukleinsyror - DNA och RNA - all nödvändig information för utveckling och underhåll av levande varelser.

index

• 1 Allmänna egenskaper
• 2 Klassificering och funktioner
  • 2,1-Proteiner
  • 2,2-karbohydrater
  • 2,3-Lipider
  • 2.4 - Nukleinsyror
• 3 exempel
  • 3,1 hemoglobin
  • 3,2 cellulosa
  • 3,3 biologiska membran
• 4 referenser

Allmänna egenskaper

En av de mest relevanta egenskaperna hos organiska biomolekyler är deras mångsidighet när det gäller att bilda strukturer. Denna enorma mångfald av organiska varianter som kan existera beror på den privilegierade situationen som kolatomen ger, i mitten av den andra perioden.

Kolatomen har fyra elektroner på den sista energinivån. Tack vare sin genomsnittliga elektronegativitet kan den bilda bindningar med andra kolatomer, som bildar kedjor av olika form och längd, öppna eller stängda, med enkla, dubbla eller tredubbla bindningar i sitt inre.

På samma sätt tillåter kolatomns genomsnittliga elektronegativitet att bilda bindningar med andra atomer än kol, såsom elektropositiv (väte) eller elektronegativ (bland annat syre, kväve, svavel).

Denna länkfastighet gör det möjligt att fastställa en klassificering för kolatomerna i primär, sekundär, tertiär eller kvaternär beroende på antalet kol som det är kopplat till. Detta klassificeringssystem är oberoende av antalet valenser som är inblandade i länken.

Klassificering och funktioner

Organiska molekyler klassificeras i fyra huvudgrupper: proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror. Här kommer vi att beskriva dem i detalj:

-proteiner

Proteinerna utgör den grupp av organiska molekyler som bättre definieras och karaktäriseras av biologerna. Denna breda kunskap beror huvudsakligen på den inhemska lätthet som existerar för att isoleras och karaktäriseras - jämfört med resten av de tre organiska molekylerna.

Proteiner spelar en serie extremt breda biologiska roller. De kan fungera som transport-, strukturella och jämn katalytiska molekyler. Denna sista grupp består av enzymer.

Strukturella block: aminosyror

De strukturella blockerna av proteiner är aminosyror. I naturen hittar vi 20 typer av aminosyror, var och en med sina väldefinierade fysikalisk-kemiska egenskaper.

Dessa molekyler klassificeras som alfa-aminosyror, eftersom de har en primär aminogrupp och en karboxylsyragrupp som en substituent på samma kolatom. Det enda undantaget från denna regel är aminosyraprolinen, som är katalogiserad som en alfa-iminosyra genom närvaron av en sekundär aminogrupp.

För att bilda proteiner är det nödvändigt att dessa "block" polymeriserar, och de gör det genom att bilda en peptidbindning. Bildandet av en kedja av proteiner innefattar eliminering av en molekyl vatten per peptidbindning. Denna länk representeras som CO-NH.

Förutom att vara en del av proteiner anses vissa aminosyror energimetaboliter och många av dem är väsentliga näringsämnen.

Egenskaper hos aminosyror

Varje aminosyra har sin massa och dess genomsnittliga utseende i proteiner. Dessutom har var och en ett pK-värde av alfa-karboxylsyran, alfa-amino och sidogruppen..

PK-värdena för karboxylsyragrupperna är belägna kring 2,2; medan alfa-aminogrupper har pK-värden nära 9,4. Denna egenskap leder till en typisk strukturell egenskap hos aminosyror: vid fysiologiskt pH är båda grupperna i form av en jon.

När en molekyl bär laddade grupper av motsatta polariteter kallas de dipolära joner eller zwitterioner. Därför kan en aminosyra fungera som en syra eller som en bas.

De flesta alfa-aminosyror har smältpunkter nära 300 ° C. De löser sig lättare i polära miljöer, jämfört med deras löslighet i icke-polära lösningsmedel. De flesta är ganska lösliga i vatten.

Struktur av proteiner

För att kunna specificera funktionen för ett visst protein är det nödvändigt att bestämma dess struktur, det vill säga det tredimensionella förhållandet som finns mellan de atomer som utgör proteinet i fråga. För proteiner har fyra nivåer av organisationen av deras struktur bestämts:

Primär struktur: det hänvisar till aminosyrasekvensen som bildar proteinet, med undantag för vilken konformation som dess sidokedjor kan ta.

Sekundär struktur: bildas av det lokala rumsliga arrangemanget av skelettens atomer. Återigen beaktas inte sidokedjans konformation.

Tertiär struktur: det hänvisar till den tredimensionella strukturen av hela proteinet. Även om det kan vara svårt att fastställa en tydlig uppdelning mellan den tertiära och sekundära strukturen, används definierade konformationer (såsom närvaron av propellrar, vikta ark och svängar) för att beteckna endast de sekundära strukturerna.

Kvartär struktur: gäller för de proteiner som bildas av flera underenheter. Det vill säga med två eller flera individuella polypeptidkedjor. Dessa enheter kan interagera med hjälp av kovalenta krafter eller med disulfidbindningar. Subenheternas rumsarrangemang bestämmer den kvartära strukturen.

-kolhydrater

Kolhydrater, kolhydrater eller sackarider (från grekiska rötter sakcharón, vilket betyder socker) är den mest omfattande klassen av organiska molekyler på hela planeten jorden.

Dess struktur kan härledas från dess namn "kolhydrater", eftersom de är molekyler med formel (C H₂O)_n, där n är större än 3.

Kolhydraternas funktioner varierar. En av de viktigaste är av strukturell typ, särskilt i växter. I växtriket är cellulosa det huvudsakliga strukturella materialet, vilket motsvarar 80% av kroppens torrvikt.

En annan viktig funktion är dess energiska roll. Polysackarider, såsom stärkelse och glykogen, utgör viktiga källor till näringsreserver.

klassificering

De grundläggande enheterna av kolhydrater är monosackarider eller enkla sockerarter. Dessa är derivat av linjära kedjealdehyder eller ketoner och flervärda alkoholer.

De klassificeras enligt karbonylgruppens kemiska karaktär i aldoser och ketoser. De klassificeras också enligt antalet kolatomer.

Monosackarider grupperas för att bilda oligosackarider, vilka ofta finns i association med andra typer av organiska molekyler, såsom proteiner och lipider. Dessa klassificeras i homopolysackarider eller heteropolysackarider, beroende på om de består av samma monosackarider (det första fallet) eller är olika.

Dessutom klassificeras de också enligt arten av monosackariden som komponerar dem. Polymererna av glukos kallas glukaner, de som bildas av galaktos kallas galaktaner och så vidare.

Polysackariderna har egenskapen att bilda linjära och grenade kedjor, eftersom glykosidbindningarna kan bildas med någon av de hydroxylgrupper som finns i monosackariden.

När ett större antal monosackaridenheter är associerade talar vi om polysackarider.

-lipider

Lipider (från grekiska lipos, vilket betyder fet) är organiska molekyler olösliga i vatten och lösliga i oorganiska lösningsmedel, såsom kloroform. Dessa utgör fetter, oljor, vitaminer, hormoner och biologiska membran.

klassificering

Fettsyror: de är karboxylsyror med kedjor bildade av kolväten av betydande längd. Fysiologiskt är det sällsynt att finna dem fria, eftersom de i de flesta fall förestras.

I djur och växter finner vi dem ofta i sin omättade form (bildar dubbelbindningar mellan kolatomerna) och fleromättade (med två eller flera dubbelbindningar).

triacylglyceroler: Också kallade triglycerider eller neutrala fettsyror utgör de flesta fetter och oljor närvarande i djur och växter. Dess huvudsakliga funktion är att lagra energi i djur. Dessa har specialiserade celler för lagring.

De klassificeras enligt fettsyraresternas identitet och position. Vegetabiliska oljor är i allmänhet flytande vid rumstemperatur och är rikare i fettsyrarester med dubbla och tredubbla bindningar mellan deras kol.

Däremot är animaliska fetter fasta vid rumstemperatur och antalet omättade kolatomer är låga.

glicerofosfolípidos: även kända som fosfoglycerider, är huvudkomponenterna i lipidmembran.

Glycerofosfolipider har en "svans" med apolära eller hydrofoba egenskaper, och ett polärt eller hydrofilt "huvud". Dessa strukturer är grupperade i ett dubbellager, med svansarna pekande inåt, för att bilda membranen. I dessa är en serie proteiner inbäddade.

sfingolipider: de är lipider som finns i mycket låga mängder. De är också en del av membranen och är derivat av sfingosin, dihydrosphingosin och deras homologer.

kolesterol: hos djur är det en övervägande del av membran, som modifierar dess egenskaper, såsom flytigheten av den. Det ligger också i membran av cellulära organeller. Det är en viktig föregångare till steroidhormoner, som är relaterad till sexuell utveckling.

-Nukleinsyror

Nukleinsyror är DNA och de olika typerna av RNA som existerar. DNA ansvarar för lagring av all genetisk information, vilket möjliggör utveckling, tillväxt och underhåll av levande organismer.

RNA å andra sidan deltar i genomgången av genetisk information kodad i DNA till proteinmolekyler. Klassiskt skiljer sig tre typer av RNA: budbärare, överföring och ribosomal. Det finns emellertid ett antal små RNA som har regleringsfunktioner.

Strukturella block: nukleotider

De strukturella blocken av nukleinsyrorna, DNA och RNA är nukleotiderna. Kemiskt är de pentosfosfatestrar, i vilka en kvävebas är bunden till det första kolet. Vi kan skilja mellan ribonukleotider och deoxiribonukleotider.

Dessa molekyler är plana, aromatiska och heterocykliska. När fosfatgruppen är frånvarande, ändras nukleotiden nukleosid.

Förutom deras roll som monomerer i nukleinsyror är dessa molekyler biologiskt allestädes närvarande och deltar i ett betydande antal processer.

Nukleosidtrifosfater är energirika produkter, såsom ATP, och används som energimarginal för cellulära reaktioner. De är en viktig komponent i NAD-koenzymer⁺, NADP⁺, FMN, FAD och koenzym A. Slutligen är de reglerande delar av olika metaboliska vägar.

exempel

Det finns en oändlighet av exempel på organiska molekyler. Därefter kommer de mest framstående och studerade av biokemister att diskuteras:

hemoglobin

Hemoglobin, det röda pigmentet i blodet, är ett av de klassiska exemplen på proteiner. Tack vare sin breda diffusion och enkel isolering har det varit ett protein som studerats sedan antiken.

Det är ett protein som bildas av fyra subenheter, så det går in i klassificeringen av tetramer, med två alfaenheter och två beta. Hemoglobins underenheter är relaterade till ett litet protein som är ansvarigt för upptaget av syre i muskler: myoglobin.

Hemegruppen är ett derivat av porfyrin. Detta karakteriserar hemoglobin och är samma grupp som finns i cytokromer. Hemgruppen ansvarar för blodets karakteristiska röda färg och är den fysiska regionen där varje globinmonomer binder med syre.

Huvudfunktionen hos detta protein är transporten av syre från organet som ansvarar för gasutbyte - kallar lungor, gös eller hud - till kapillärerna, som ska användas vid andning.

cellulosa

Cellulosa är en linjär polymer bestående av D-glukos-subenheter, kopplad av bete-1,4-typbindningar. Liksom de flesta polysackarider har de inte en begränsad maximal storlek. I genomsnitt presenterar de emellertid omkring 15 000 glukosrester.

Det är komponent i plantans väggar. Tack vare cellulosa är dessa styva och tillåter att hantera osmotisk stress. På samma sätt, i större växter, såsom träd, ger cellulosa stöd och stabilitet.

Även om det huvudsakligen är relaterat till grönsaker, har vissa djur som kallas manteldjur cellulosa i sin struktur.

Det uppskattas att i genomsnitt 10¹⁵ kilo cellulosa syntetiseras - och nedbrytas - per år.

Biologiska membran

Biologiska membran består huvudsakligen av två biomolekyler, lipider och proteiner. Den lipiska konformationen av lipiderna är i form av ett dubbelskikt, med de hydrofoba svansarna som pekar mot det inre och de hydrofila huvuden till utsidan..

Membranet är en dynamisk enhet och dess komponenter upplever frekventa rörelser.

referenser

1. Aracil, C. B., Rodriguez, M.P., Magraner, J.P., & Perez, R. S. (2011). Grunderna för biokemi. University of Valencia.
2. Battaner Arias, E. (2014). Enzymologi kompendium. University of Salamanca utgåvor.
3. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). biokemi. Jag vände om.
4. Devlin, T. M. (2004). Biokemi: lärobok med kliniska tillämpningar. Jag vände om.
5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). biokemi. Editorial Limusa.
6. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Mänsklig biokemi: grundkurs. Jag vände om.
7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundämnen för medicin och biovetenskap. Jag vände om.
8. Teijón, J. M. (2006). Grundämnen för strukturell biokemi. Redaktionell Tébar.